Ondulatória – 2020

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Ondulatória

Conceitos e Definições – Equação Fundamental da Ondulatória

01- (UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina – 2020)

Analise as proposições com relação aos diferentes tipos de ondas que existem na natureza.

I. Ondas gravitacionais propagam-se com a velocidade da luz.

II. Ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo.

III. Ondas mecânicas necessitam de um meio material para a sua propagação.

IV. Ondas acústicas não são ondas mecânicas.

V. Ondas eletromagnéticas são compostas apenas por campos elétricos.

Assinale a alternativa correta.

A. ( ) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.

B. ( ) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras.

C. ( ) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.

D. ( ) Somente as afirmativas I, IV e V são verdadeiras.

E. ( ) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.

I. Correta

Na física, as ondas gravitacionais são ondulações na curvatura do espaço-tempo que se propagam como ondas, viajando para o exterior a partir da fonte.

Elas são incrivelmente rápidas, viajam à velocidade da luz (aproximadamente ) e espremem e esticam qualquer coisa em seu caminho ao passarem.

II. Correta

III. Correta

Ondas mecânicas

Ondas mecânicas são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar, transportando energia.

Exemplos: Ondas no mar (o meio é a água), ondas sonoras ( o meio pode ser ar, água, etc.), ondas em uma corda (o meio é a corda), etc.

IV. Falsa

Ondas sonoras

As ondas de pressão que caracterizam o som, denominadas ondas sonoras são ondas mecânicas (necessitam de um meio material para se propagar) longitudinais (a direção de vibração coincide com a direção de propagação).

Não se propagam no vácuo (não tem meio material para sua propagação).

V. Falsa

Uma onda eletromagnética é formada por campos elétricos e magnéticos oscilantes e perpendiculares entre si.

R- C

02- (UFPR – PR – 2020).

Uma onda sonora se propaga num meio em que sua velocidade, em módulo, vale 500 m/s.

Sabe-se que o período dessa onda é de .

Considerando os dados apresentados, a onda nesse meio apresenta o seguinte comprimento

de onda:

Relação entre o período T e a frequência f

R- D

03- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco – IFPE – meio do ano – 2019/2020

Com relação aos fenômenos ondulatórios, analise as afirmativas abaixo.

I. Uma onda consiste em qualquer perturbação que se propaga através de um meio, transportando matéria na direção da propagação.

II. Uma onda transversal é aquela em que as partículas do meio vibram na mesma direção em que a onda se propaga.

III. A luz é um exemplo de onda eletromagnética e transversal.

IV. As ondas sonoras são exemplos de ondas mecânicas e longitudinais.

V. Quanto à sua natureza, as ondas podem ser classificadas como ondas mecânicas ou eletromagnéticas.

Estão CORRETAS, apenas, as afirmativas

a) I, II e V.

b) III, IV e V.

c) II, III e IV.

d) I, II e IV.

e) I, III e V.

I- Falsa

II- Falsa

Tipos de ondas

III – Correta – Veja II.

IV – Correta – Veja II

V – Correta –

Natureza das ondas
Ondas mecânicas

Ondas mecânicas são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar, transportando energia.

Exemplos: Ondas no mar (o meio é a água), ondas sonoras ( o meio pode ser ar, água, etc.), ondas em uma corda (o meio é a corda), etc.

Todas essas perturbações são causadas em meios materiais.

R- B

04- (Universidade Virtual do Estado de São Paulo – Univesp – 2020)

O Brasil está desenvolvendo um dos laboratórios mais avançados de ótica no mundo, o laboratório Sirius – em Campinas/SP, com tecnologia nacional que é produto dos esforços dos cientistas e engenheiros brasileiros envolvidos no projeto.

“As seis primeiras estações experimentais de pesquisa do Sirius – nanoscopia de raios X, espalhamento coerente de raios X, micro e nano cristalografia macromolecular, por exemplo –, acessíveis a partir do próximo ano [2019], foram selecionadas para atender tanto à demanda da nova ciência e da tecnologia avançada” e às tecnologias mais utilizadas pelo usuário, como para permitir o avanço de investigações em áreas estratégicas como óleo e gás, saúde, entre outras, ressalta Antônio José Roque da Silva [diretor-geral do CNPEM e responsável pelo projeto Sirius desde 2009]

A luz, ou radiação, sincrotron é um tipo de radiação eletromagnética de alto fluxo e alto brilho que se estende por uma faixa ampla do espectro eletromagnético desde a luz infravermelha, passando pela radiação ultravioleta e chegando aos raios X.

A luz síncrotron é capaz de penetrar a matéria e revelar características da estrutura molecular e atômica.

Considere que se deseja estudar as propriedades dos materiais por meio da radiação síncrotron cujos comprimentos de onda envolvidos estão na escala molecular (nanômetro), 1nm = . Assinale a alternativa que apresenta corretamente, a frequência em Hz da radiação que tem comprimento de onda nesta escala e o tipo de radiação a que corresponde.

Adote para a velocidade da luz o valor de .

Pela tabela fornecida a radiação cujo comprimento de onda é da ordem de 1 n m é o raio (1 nm está entre 0,01 nm e 10 nm).

R- B

05- (PUCPR – MEDICINA – 2020)

Leia o texto a seguir.

Também chamado de ultrassonografia e ecografia, o ultrassom é um exame realizado por um transdutor, aquele aparelhinho que o médico encosta na pele da pessoa e que emite e capta ondas sonoras por meio de contato com o corpo humano.

Com base nessa avaliação, as imagens são formadas e investigadas por um médico.

Prático, acessível e sem nenhum efeito colateral, é amplamente utilizado no diagnóstico e acompanhamento de uma série de condições.

Disponível em: <https://saude.abril.com.br/medicina/ultrassom-o-que-e-como-e-feito-e-para-que-serve/>. Acesso em: 10/05/19.

A respeito do texto e com base no estudo das ondas, é CORRETO afirmar que

A) assim como o raio-X, o ultrassom é uma onda que possui natureza eletromagnética, portanto pode propagar-se no vácuo.

B) a frequência da onda captada pelo transdutor, após o ultrassom ser refletido por elementos que se afastam do aparelho (células sanguíneas, por exemplo), é igual à frequência da onda emitida pelo transdutor.

C) a velocidade de propagação do ultrassom num certo órgão do corpo humano é diretamente proporcional à densidade desse órgão.

D) uma onda ultrassônica de frequência 2 MHz, propagando-se num fêmur com velocidade igual a 4000 m/s, possui comprimento de onda igual a 2 mm.

E) o comprimento de onda e a frequência do ultrassom permanecem constantes conforme ele atravessa diferentes órgãos do corpo humano.

A) Errada

O ultrassom é uma onda mecânica longitudinal e necessita de um meio material para se propagar.

B) Errada

O movimento afeta a frequência da onda (veja efeito Doppler).

C) Errada

Depende da densidade do órgão, mas não é diretamente proporcional.

D) Correta

E) Errada

Se o órgão está em movimento a frequência varia e se a velocidade varia o comprimento de onda também varia.

R- D

06- (PUCRS – 2020)

O gráfico abaixo apresenta a forma de uma corda, em um determinado instante, por onde se

Propaga uma onda cuja velocidade de propagação é 12 cm/s.

O comprimento de onda, a frequência e a amplitude da onda valem, respectivamente,

A) 12 cm – 1,0 Hz – 2,0 cm

B) 12 cm – 2,0 Hz – 4,0 cm

C) 24 cm – 4,0 Hz – 2,0 cm

D) 24 cm – 4,0 Hz – 4,0 cm

Se você não domina a teoria ela está a seguir:

Elementos de uma onda

Considere a onda periódica (sucessão de pulsos iguais em tempos iguais) das figurasa seguir, cujas principais características são:

Comprimento de onda (λ) representa a distância percorrida pela onda até começar novamente a repetição, ou seja, é a menor distância entre dois pontos consecutivos que estão em concor-dância de fase, como por exemplo, a menor distância entre duas cristas ou dois vales.

Período (T) tempo que a onda demora para percorrer um comprimento de onda (1λ), que é o mesmo tempo que um ponto qualquer da onda demora para efetuar uma oscilação (vai e vem) completa e que é o mesmo tempo que a fonte demora para gerar uma onda completa.

Na figura acima, o período T é o tempo compreendido entre os instantes T = t₄ – t_o = t₅ – t₁ = t₆ – t₂, etc.

Frequência (f) A frequência (f) representa quantas oscilações completas uma onda efetua

em cada unidade de tempo, ou ainda, quantos comprimentos de onda passam por um ponto da onda em cada unidade de tempo.

Se o período T estiver em segundos (s) a frequência estará em hertz (Hz), que significa ciclos por segundo.

No caso do exercício:

Sendo a velocidade de propagação da onda V = 12 cm/s, pela equação fundamental da ondulatória

R- A

07- (Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC – 2020)

Com o avanço das tecnologias modernas, muitos tipos diferentes de dispositivos estão disponíveis para apoiar a mobilidade dos deficientes visuais, permitindo que eles caminhem com maior rapidez e segurança, já que essas tecnologias oferecem informações sobre a forma do caminho e a posição dos obstáculos.

A figura abaixo mostra uma pessoa com deficiência visual caminhando com uma bengala eletrônica.

Dois sensores ultrassônicos são montados na bengala e cooperam com sensores de infravermelho (IV) para criar um sistema complementar capaz de fornecer uma medida confiável da distância do obstáculo.
Ambos os sensores emitem ondas que são refletidas nos obstáculos e calculam a distância destes a partir da diferença entre o tempo de emissão e o de recebimento da onda refletida.

Sensores vibratórios junto com uma campainha são usados para emitir um sinal sonoro e vibrar se a bengala estiver prestes a atingir qualquer obstáculo.
Sobre o assunto abordado e com base na figura e no exposto acima, é correto afirmar que:
01. os sensores ultrassônicos da bengala emitem ondas com comprimento de onda superior a 2,0 cm.
02. o ultrassom e o infravermelho não são ondas eletromagnéticas dentro do espectro visível.
04. os obstáculos de vidro são considerados opacos para a radiação infravermelha.
08. o ultrassom emitido pela bengala pode causar incômodo quando percebido pelo ouvido humano.
16. o infravermelho se propaga no ar com velocidade inferior à do ultrassom.
32. o ultrassom é eficaz para detectar qualquer obstáculo, já que não é absorvido por nenhum objeto.
64. o infravermelho não é uma radiação ionizante.

01. Falsa uma onda sonora com comprimento de onda de até 10 mm(1 cm) é classificada como ultrassom.

02. Correta o ultrassom é uma onda sonora e o infravermelho está associado ao calor se propagando de modo semelhante ao ultra som dentro do espectro visível.

04. Correta O comprimento de onda do infra vermelho a temperatura de 300 K é cerca de 10.000 nm e a 600 K é 5.000 nm. Para esses comprimentos de onda, bem maiores do que o extremo superior do espectro visível, o vido é opaco.

08. Falsa o ultra som não é percebido pelo ouvido humano.

16. falsa a velocidade do infravermelho no ar é aproximadamente igual à da luz, maior que a do ultrassom.

32. Falsa O ultrassom, em geral, se propaga através de líquidos, tecidos e sólidos.

64. Correta a radiação não ionizante refere-se à radiação eletromagnética que possui comprimento de onda maior que 100 nm (ou ainda, com frequências menores que 3×10¹⁵Hz), abrangendo o todo o espectro eletromagnético com frequências iguais ou inferiores às do ultravioleta, infra vermelho, micro-ondas, etc.

R- (02 + 04 + 64) = 70

08- (UECE – Universidade Estadual do Ceará – 2020)

Dispositivos Bluetooth operam em uma faixa de frequência de rádio conhecida como ISM (industrial, scientific, medical), localizada entre 2,400 GHz e 2,485 GHz.

R- D

09- (UFJF – MG – 2020)

O ultrassom possui frequência acima do limite audível para o ser humano, ou seja, acima de 20 kHz, podendo alcançar vários giga-hertz.

Pesquisadores em um submarino estão utilizando ultrassom para detectar a localização de um antigo navio preso em uma geleira, no polo sul.

As ondas ultrassônicas propagam-se primeiramente no mar, onde se encontra o gerador de ultrassom, e seguem em direção à geleira.

Sabemos que o ultrassom usado pelos pesquisadores tem velocidades de 1440 m/s, na água, e de 3840 m/s, no gelo, com um comprimento de onda na água de 36 mm.

Podemos afirmar que o comprimento de onda, quando se propaga na geleira, em milímetros, é de:

(A) 96

(B) 36

(C) 192

(D) 144

(E) 14,4

A frequência da onda é a mesma independente do meio em que está se propagando, desde que a fonte que as está emitindo seja a mesma que é o caso do exercício.

R- A

10- (Instituto Federal do Rio Grande do Sul – IFRS – RS – 2020)

Não apenas nosso entorno, mas o Universo todo está preenchido de ondas.

A tecnologia produziu um vasto número de dispositivos que utilizam as ondas para variadas finalidades.

Existem as ondas mecânicas e eletromagnéticas e as ondas transversais e longitudinais.

Acerca de situações que envolvem propagação ondulatória, assinale a alternativa correta.

(A) As ondas sonoras são de natureza mecânica e propagam-se apenas no ar.

(B) As ondas de ultrassom emitidas por detectores de presença são do tipo eletromagnéticas.

(C) Quando um instrumento musical toca a nota lá, de 440 Hz de frequência, o ar em torno do instrumento vibra 440 vezes em cada segundo.

(D) A luz proveniente de um raio de tempestade ou de uma estrela chega aos nossos olhos instantaneamente, e sua velocidade não pode ser determinada.

(E) A radiação infravermelha, emitida por corpos quentes, é retida pelos gases de efeito estufa na atmosfera terrestre, por isso ela é classificada como onda mecânica.

Veja o resumo abaixo:

Tipos de ondas

Quando um instrumento musical toca a nota lá, de 440 Hz de frequência, o ar em torno do instrumento vibra 440 vezes em cada segundo que é a frequência de vibração da fonte emissora que a transmite para o ar ao seu redor.

R- C

11- (FAMERP–SP – Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto –- 2020)

Nos equipamentos eletrônicos que emitem ondas sonoras, geralmente, há um dispositivo que permite controlar o volume do som.

Quando mudamos o volume do som, necessariamente, altera-se, na onda sonora emitida,

(A) o período.

(B) o comprimento de onda.

(C) a frequência.

(D) o timbre.

(E) a amplitude.

Se você não domina a teoria, ela está a seguir:

Intensidade Sonora

È a característica do som que nos permite distinguir um som forte de um som fraco e está relacionada com a energia transportada pela onda que, quanto mais perto da fonte mais forte será o som e mais afastado da fonte, mais fraco.

Dessa maneira, o som emitido, por exemplo, por uma britadeira, será mais forte para uma pessoa

perto da mesma e mais fraco para uma pessoa afastada da mesma.

R- E

12- (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública – 2020)

Uma tecnologia criada para medir a temperatura de planetas e estrelas, a partir da radiação infravermelha emitida por eles, foi usada como base para um termômetro utilizado atualmente por hospitais e consultórios médicos.

O aparelho, chamado de Modelo 7000, começou a ser comercializado em 1991.

O termômetro serve para fornecer leitura da temperatura de pessoas, de maneira extremamente rápida e precisa.

Disponível em: <https://exame.abril.com.br/ciencia>. Acesso em: ago. 2019. Adaptada.

Com base nas propriedades físicas associadas aos diferentes tipos de termômetros e nos conhecimentos de Mecânica Ondulatória, é correto afirmar:

A) A radiação infravermelha é uma onda mecânica e não se propaga no vácuo.

B) A radiação ultravioleta tem menor frequência que a infravermelha.

C) Um termômetro de mercúrio usa, como propriedade termométrica, a resistência elétrica do mercúrio e do vidro que o contém.

D) A aferição da temperatura de um corpo com um termômetro de mercúrio demora porque é necessário que o termômetro entre em equilíbrio térmico com este corpo.

E) Radiação e condução térmica são as únicas formas de propagação de calor

A. Falsa é uma radiação eletromagnética e se propaga no vácuo.

B. Falsa

C. Falsa a propriedade termométrica do termômetro de mercúrio é a variação do volume do mercúrio com a temperatura que demora até que mercúrio e corpo tenham a mesma temperatura (temperatura de equilíbrio térmico).

D. Correta veja C

E. Falsa existe ainda a convecção térmica.

R- D

13- (Universidade Estadual do Maranhão – UEMA – MA – 2020)

“As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas que se propagam de forma similar às ondas

formadas na superfície da água quando uma gota cai sobre ela, mas, diferentemente das ondas mecânicas, estas ocorrem no vácuo”.

A seguir, apresenta-se uma antena transmissora de ondas de rádio em operação.

As linhas circulares correspondem ao corte das frentes esféricas irradiadas pela antena com comprimento de onda de 300 m.

Qual a frequência emitida pela antena transmissora de rádio da figura acima, sabendo que, no ar, a velocidade da onda é 300.000 km/s?

14- (Faculdade de Medicina de Jundiaí – FMJ –SP – 2020)

Chega ao País uso de micro-ondas contra o câncer.

No dia 16 de maio foi aplicada, pela primeira vez no Brasil, uma técnica que utiliza micro-ondas para remover tumores.

Indicada para cânceres de fígado, rim, pulmão e ossos, a ablação por micro-ondas é apontada como uma opção para tratar lesões de forma menos invasiva e mais rápida, reduzindo o tempo de

R- B

15- Colégio Naval (CPACN) – 2019/2020

Uma onda se propaga tal que o seu comprimento é 10 m e a sua frequência é 5,0 Hz.

Calcule, respectivamente, a velocidade de propagação da onda no material e seu período de oscilação e assinale a opção correta.

(A) 2,0 m/s e 0,20 s

(B) 2,0 m/s e 0,10 m/s

(C) 40 m/s e 0,10 s

(D) 50 m/s e 0,20 s

(E) 50 m/s e 0,10 s

Veja o formulário abaixo:

Relação importante

R- D

Reflexão, Refração, Difração e Interferência

16-Universidade Federal de Uberlândia – UFU – MG – meio do ano – 2019/2020

O morcego é um animal que possui um sistema de orientação por meio da emissão de ondas sonoras.

Quando esse animal emite um som e recebe o eco 0,3 segundos após, significa que o obstáculo está a que distância dele? (Considere a velocidade do som no ar de 340m/s).

A) 102m. B) 51m. C) 340m. D) 1.133m

Eco

Veja na informação acima se, para cada 0,1 s o afastamento deve ser de 17 m, para cada 0,3 s deverá ser de d = 17×3 = 51 m.

R- B

17- (Universidade Estadual de Ciências da Saúde de Alagoas – UNCISAL – 2020)

Leia a seguinte situação descrita por um aluno ao seu professor de física.

Professor, a minha casa fica próxima a um morro.

Do outro lado do morro, existe uma antena de rádio e, próximo a ela, um holofote.

Não tenho nenhuma dificuldade em sintonizar o sinal da emissora de rádio, mas não consigo ver a luz emitida pelo holofote.

Sei que as ondas emitidas pela antena e pelo holofote são ambas eletromagnéticas; sei também que diversos fenômenos que ocorrem com as ondas eletromagnéticas dependem da frequência da onda. Mas, então, professor, qual propriedade física explica esse fenômeno?

Considerando-se as figuras I e II, que ilustram a situação descrita pelo aluno, qual é a propriedade ondulatória que explica o fenômeno descrito?

A. Refração, que ocorre quando há mudança na direção de propagação de uma onda sonora.

B. Ressonância, que relaciona a frequência da onda às dimensões físicas da região de propagação.

C. Interferência, que ocorre quando ondas eletromagnéticas de diferentes frequências se sobrepõem. D. Linearidade, que é a capacidade de uma onda se propagar sempre em linha reta em meios homogêneos.

E. Difração, que explica a capacidade de uma onda contornar obstáculos conforme seu comprimento de onda.

Difração é o fenômeno que permite com que uma onda atravesse fendas ou contorne obstáculos,

As ondas são fortemente difratadas quando o comprimento de onda λ tem aproximadamente o

mesmo tamanho da abertura da fenda ou do tamanho do obstáculo.

Pelo motivo acima a difração acontece facilmente nas ondas sonoras, pois são ondas com comprimento de onda grande (variam de 2 cm a 20 m).

Assim, conseguimos ouvir sons mesmo que não possamos ver a fonte, pois as ondas sonoras contornam esquinas, muros, atravessam portas, janelas e quaisquer obstáculos que tenham dimensões compreendidas entre 2 cm e 20 m.

É o caso da figura I (ondas sonoras)

Devemos observar que no caso das ondas luminosas, seus comprimentos de onda são muito pequenos (da ordem de ) e por esta razão não se observa a difração da luz com facilidade, pois as aberturas e fendas são muito maiores do que o comprimento destas ondas.

É o caso da figura II (ondas luminosas).

R- E

18- (UNICAMP – SP – 2020)

Em 2019 foi divulgada a primeira imagem de um buraco negro, obtida pelo uso de vários radiotelescópios.

R- C

19- (Universidade Federal de Lavras – UFLA – MG – 2020)

Alguns fones de ouvido modernos vêm com uma tecnologia usada para cancelar o ruído externo do ambiente, a fim de melhorar o conforto acústico e a qualidade do som no ouvido.

Nesses aparelhos, uma das tecnologias usadas consiste na junção de um circuito eletrônico ligado a um pequeno microfone e a um alto-falante que capta qualquer som ou ruído que vem do ambiente externo.

Logo após, o alto-falante o reproduz com a mesma frequência e amplitude, porém, com uma fase diferente, de forma a cancelar o som externo após uma superposição de ondas.

O fenômeno físico que representa o princípio de funcionamento desse fone com cancelamento de ruído é:

(A) Difração

(B) Reflexão

(C) Refração

(D) Interferência

O exercício está se referindo às interferências destrutivas, que cancelam o som externo após uma superposição de ondas.

R- D

20- (FUVEST- SP- 2020 – Segunda Fase)

Uma pessoa produz oscilações periódicas em uma longa corda formada por duas porções de materiais diferentes 1 e 2, nos quais a velocidade de propagação das ondas é, respectivamente, de 5 m/s e 4 m/s.

Segurando a extremidade feita do material 1, a pessoa abaixa e levanta sua mão regularmente, completando um ciclo a cada 0,5 s, de modo que as ondas propagam‐se do material 1 para o material 2, conforme mostrado na figura.

Despreze eventuais efeitos de reflexão das ondas.

a) Circule, dentre os vetores na folha de respostas, aquele que melhor representa a velocidade do ponto P da corda no instante mostrado na figura.

b) Calcule a frequência e o comprimento de onda no material 1.

c) Calcule a frequência e o comprimento de onda no material 2.

Vetores fornecidos na folha de resposta

Representação da direção e sentido da velocidade de propagação de um ponto numa corda em uma onda transversal

Observe que o ponto P do exercício está localizado na região do ponto A da figura acima e deve ter direção vertical e sentido para baixo. Assim, o vetor que você deve circular está representado abaixo.

b) A frequência f com que uma onda está se propagando independe do meio de propagação e é sempre a mesma que a da fonte que a está emitindo no caso é a mesma que a da mão cujo período T é fornecido (T = 0,5 s, completa um ciclo a cada 0,5 s).

21- (Faculdade de Medicina do ABC – FMABC – SP – 2020)

Nos exames de ultrassonografia, as imagens são obtidas a partir das reflexões das ondas ultrassônicas que ocorrem nas interfaces das diversas estruturas do corpo.

Os pulsos refletidos são captados e processados computacionalmente para a construção da imagem.

Enquanto as ondas ultrassônicas se propagam no interior do corpo e atravessam diferentes tecidos, se mantêm constantes

(A) o seu comprimento de onda e a sua frequência.

(B) a sua velocidade de propagação e a sua amplitude.

(C) a sua frequência e o seu período.

(D) o seu período e a sua velocidade de propagação.

(E) a sua amplitude e o seu comprimento de onda

Independente do fato das ondas sonoras sofrerem refração ou reflexão, a única grandeza que se mantém constante em qualquer meio onde elas estejam se propagando é a frequência f que é sempre a mesma que a da fonte que as está emitindo.

Sendo a frequência o inverso do período (f = ), o período T também será constante independente do meio de propagação.

R- C

22- (Insper – SP – 2020)

A velocidade média do som no ar é de 340 m/s, na água é de 1450 m/s e, no vidro, é de 5100 m/s. Uma mesma onda sonora penetra verticalmente em um recipiente contendo ar, água e vidro, nessa ordem, como ilustra a figura.

À medida que vão ocorrendo as refrações do ar para a água e desta para o vidro,

(A) a frequência de vibração da onda e o seu comprimento de onda diminuem.

(B) a frequência de vibração da onda permanece constante e o seu comprimento de onda aumenta.

(C) a frequência de vibração da onda permanece constante e o seu comprimento de onda diminui.

(D) a frequência de vibração da onda diminui e o seu comprimento de onda aumenta

(E) a frequência de vibração da onda aumenta e o seu comprimento de onda diminui.

Na refração a frequência das ondas incidentes é a mesma que das ondas refratadas (a fonte é a mesma) e, como V = λf f = V/λ V e λ são diretamente proporcionais (maior V, maior λ e vice versa).

Baseado nas informações acima você pode concluir que:

No caso do exercício, observe que a velocidade de propagação da onda em cada meio está aumentando (fornecido pelo enunciado) o que implica que o comprimento de onda em cada meio também está aumentando.

R- B

23- (Instituto Técnico da Aeronáutica – ITA – SP – 2020)

O som produzido pelo alto-falante F (fonte) ilustrado na figura tem frequência de 10 kHz e chega a um microfone M através de dois caminhos diferentes.
As ondas sonoras viajam simultaneamente pelo tubo esquerdo FXM, de comprimento fixo, e pelo tubo direito FYM, cujo comprimento pode ser alterado movendo-se a seção deslizante (tal qual um trombone). As ondas sonoras que viajam pelos dois caminhos interferem-se em M. Quando a seção deslizante do caminho FYM é puxada para fora por 0,025 m, a intensidade sonora detectada pelo microfone passa de um máximo para um mínimo. Assinale o módulo da velocidade do som no interior do tubo.

Para este exercício, utilizaremos a equação fundamental da Ondulatória.

Este problema também envolve interferência de ondas, sendo conveniente fazer uma breve revisão.

Para interferência destrutiva, temos:

Para interferência construtiva, temos:

Efeito Doppler

24- ESCOLA NAVAL – CPAEN – 22019/2020

Assinale a opção que completa corretamente as lacunas da sentença abaixo.

Uma fonte sonora emitindo um som de frequência f move-se em relação a um observador fixo.

Sabendo-se que o observador percebe uma frequência f/2, é correto afirmar que a fonte se __________ do observador com _______________.

Aproxima / o dobro da velocidade do som
Aproxima / metade da velocidade do som
Afasta / metade da velocidade do som
Aproxima / velocidade igual à velocidade do som
Afasta / velocidade igual à velocidade do som
Para resolver este exercício, convém relembtar o Efeito Doppler, resumido no quadro abaixo.
Quanto à velocidade relativa entre observador e fonte, o quadro abaixo traz um breve resumo sobre a convenção de sinais:

25- (CEDERJ – RJ – meio do ano – 019/029)

Um objeto se afasta de um observador em alta velocidade. Ele emite uma luz amarela que, no entanto, chega ao observador em tom de vermelho, devido ao efeito Doppler.

Esse efeito se deve à mudança na

(A) frequência e na velocidade da onda recebida.

(B) amplitude e na velocidade da onda recebida.

(C) amplitude e no comprimento da onda recebida.

(D) frequência e no comprimento da onda recebida.

Efeito Doppler

Refere-se à variação da freqüência notada por um observador quando a distância entre ele e uma fonte de ondas está aumentando ou diminuindo.

Na aproximação entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais agudo (maior freqüência, recebe maior número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será menor que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O1 das figuras abaixo).

No afastamento entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais grave (menor freqüência, recebe menor número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será maior que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O2 das figuras acima).

Observe que o motorista da ambulância não percebe nenhuma alteração no som emitido pela sirene, pois eles se movem juntos.

R- D

26- (PUC- PR – MEDICINA – 019/020)

Um pesquisador desenvolve um equipamento capaz de determinar a profundidade de poços por meio da diferença entre a frequência real emitida por um dispositivo e a frequência detectada. Em uma abertura ao nível do solo, existe um poço de profundidade h. O emissor de frequência é abandonado do repouso na abertura do poço e, no instante que atinge a superfície da água, emite um bipe sonoro de frequência de 22,500 kHz.

O sensor de frequência está posicionado sobre o eixo em que o emissor foi abandonado e detecta uma frequência de 19,125 kHz. Considere que a velocidade do som é igual a 340,0 m/s, a aceleração da gravidade constante e igual a e despreze possíveis reflexões das ondas sonoras nas paredes do poço. Para a situação descrita, qual é a profundidade h do poço?

(A) 80,0 m

(B) 100,0 m

(C) 120,0 m

(D) 180,0 m

(E) 220,0 m

Como a velocidade do observador é nula, temos então:

27- (Faculdade de Medicina do Hospital Israelita Albert Einstein-SP – 2020)

Entre as diversas aplicações das ondas sonoras na medicina, destaca-se a medição da velocidade do fluxo sanguíneo pelas veias e artérias do organismo.

O medidor Doppler de escoamento mede essa velocidade usando um elemento transmissor e um receptor colocados sobre a pele.

O transmissor emite um ultrassom, que é refletido nos glóbulos vermelhos e captado pelo receptor. Como os glóbulos vermelhos estão se movendo, a frequência e o comprimento de onda aparentes do ultrassom refletido e captado pelo receptor não são iguais aos do emitido.

Dessa forma, a velocidade do fluxo sanguíneo pode ser determinada.

Considerando que em determinado momento desse exame o glóbulo vermelho representado na figura esteja se afastando do receptor, a frequência e o comprimento de onda aparentes captados pelo receptor, em relação aos valores reais dessas grandezas, são, respectivamente,

(A) menor e maior.

(B) maior e menor.

(C) menor e menor.

(D) maior e maior.

(E) maior e igual.

Se você não domina a teoria, ela está a seguir:

Efeito Doppler

Refere-se à variação da frequência notada por um observador quando a distância entre ele e uma fonte de ondas está aumentando ou diminuindo.

Na aproximação entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais agudo (maior frequência, recebe maior número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será menor que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O1 das figuras abaixo).

No afastamento entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais grave (menor frequência, recebe menor número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será maior que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O2 das figuras acima).

Observe que o motorista da ambulância não percebe nenhuma alteração no som emitido pela sirene, pois eles se movem juntos.

Se denominarmos de V a velocidade do som, Vf a velocidade da fonte, Vo a velocidade do observador, f a frequência real emitida pela fonte, a frequência aparente fa percebida pelo observador será fornecida pela expressão:

R- A

28- (Instituto Militar de Engenharia – IME – 2020)

Um recipiente de vidro contendo gás tem uma lente convergente e uma fonte sonora presas a um suporte (A) que desliza no trilho (B) a velocidade constante. Um feixe laser (C), que ilumina o objeto (D), forma imagens reais nítidas por duas vezes em (E), separadas por uma diferença de tempo Δt, sendo que, entre a formação dessas duas imagens, chegam n bips (pulsos sonoros de mesma duração) no detector (F) e n − 1 bips são emitidos pela fonte sonora.

Considerando que o comprimento do recipiente é L e a distância focal da lente é f, determine a velocidade do som no gás.

Vamos começar calculando onde a lente precisa estar para criar uma imagem real na distância L. Como a lente é convergente, então seu foco é positivo, usando da Equação de Gauss:

Agora que já sabemos a velocidade podemos usar o efeito Doppler:

Como o detector está parado e a fonte se aproxima dele, vamos utilizar a equação da esquerda:

Características Fisiológicas do Som

29- (Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo – SP – 2020)

O gráfico mostra o nível mínimo de intensidade sonora (limiar auditivo) que uma onda sonora deve ter para sensibilizar o sistema auditivo de uma pessoa de 90 anos ao atingi-lo, em função da frequência da onda sonora.

Note que os valores no eixo das ordenadas são decrescentes.

Sabendo que as ondas sonoras se propagam no ar com velocidade de 330 m/s, a intensidade mínima que uma onda sonora de comprimento 0,10 m deve ter para sensibilizar o sistema auditivo de uma pessoa de 90 anos ao atingi-lo é, aproximadamente,

R- C

30- (PUC GOIÁS – 2020)

O som de muitas pessoas falando, de buzinas, sirenes, barulho do metrô… A exposição diária a

todos esses ruídos pode ser muito nociva ao aparelho auditivo humano.

Para um melhor controle da poluição sonora, algumas grandes cidades têm critérios específicos ou mesmo programas de fiscalização como é o caso da iniciativa paulistana – Programa de Silêncio Urbano (PSIU), que determina os níveis máximos de ruídos aceitáveis em área residencial (50 decibéis durante o dia e 45 durante a noite) e em área industrial (70 decibéis durante o dia e

60 durante a noite).

(Disponível em: https://www.hospitaloswaldocruz.org.br/prevencao-e-saude/dicas-saude/impacto-da-poluicao-sonora-no-aparelho-auditivo. Acesso em: 5 jan. 2019. Adaptado.)

Dado: intensidade sonora de referência correspondente ao limiar de audição humana

Assinale a alternativa cujas intensidades sonoras correspondem a 70 dB e 60 dB, respectivamente:

A ( ) 10–5 W/m2 e 10–6 W/m2.

B ( ) 10–7 W/m2 e 10–6 W/m2.

C ( ) 103 W/m2 e 102 W/m2.

D ( ) 106 W/m2 e 107 W/m2.

Expressão matemática do nível sonoro (NS):

R- A

31- (FUVEST-SP- 2020

A transmissão de dados de telefonia celular por meio de ondas eletromagnéticas está sujeita a perdas que aumentam com a distância d entre a antena transmissora e a antena receptora.

Uma aproximação frequentemente usada para expressar a perda L, em decibéis (dB), do sinal em função de d, no espaço livre de obstáculos, é dada pela expressão

em que  é o comprimento de onda do sinal.

O gráfico a seguir mostra L (em dB) versus d (em metros) para um determinado comprimento de

onda .

Com base no gráfico, a frequência do sinal é aproximadamente

(A) 2,5 GHz.

(B) 5 GHz.

(C) 12 GHz.

(D) 40 GHz.

(E) 100 GHz.

R- A

Cordas e Tubos sonoros

32- (CEDERJ-RJ-2020)

Um violonista dedilha uma corda do seu violão deixando-a livre, sem apertá-la com o seu dedo no traste.

Denote-se por v a velocidade de propagação da onda na corda, por λ o comprimento de onda e por f a frequência do som emitido.

Comparando-se o que acontece com v, λ e f quando o violonista dedilhar a mesma corda, apertando-a, com seu dedo, no sexto traste tem-se:

(A) v permanece constante, λ diminui e f aumenta

(B) v aumenta, λ aumenta e f permanece constante

(C) v aumenta, λ permanece constante e f aumenta

(D) v diminui, λ diminui e f permanece constante

Observe na fórmula de Taylor que a velocidade de propagação da onda na corda não depende do comprimento da corda, dependendo apenas de T e de , portanto a velocidade V é sempre a mesma.

Quando o violonista diminui o comprimento da corda, ele está diminuindo o comprimento de onda λ.

Veja pela equação fundamental da ondulatória V = λ.f que, como V é constante λ é inversamente proporcional à frequência f e, como λ diminui f deve aumentar.

R- A

33- (FDSBC-SP-2020)

A figura 1 mostra um sistema de corpos, inicialmente em equilíbrio estático, constituído por um fio ideal tensionado, de comprimento L e de massa específica linear μ, sustentando uma esfera de massa m, numa região onde o módulo da aceleração da gravidade vale g.

Produz-se, através de uma perturbação produzida na esfera, uma meia onda que percorre toda a extensão do fio, conforme indicam as figuras 2 e 3.

O intervalo de tempo que a meia onda levará para alcançar a outra extremidade do fio está corretamente representado na alternativa:

Força de tração na corda

R- D

34- (FPS-Faculdade Pernambucana de Saúde-PE-2020)

A quinta corda de um violão afinado emite vibrações sonoras no modo fundamental com frequência de 220 Hz (a nota musical lá).

Determine a frequência emitida no modo fundamental quando o violonista prende a quinta corda na metade do seu comprimento.

Suponha que a velocidade do som permanece constante em ambas as situações.

A) 119 Hz B) 220 Hz C) 330 Hz D) 440 Hz E) 550 Hz

R- D

35- (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco – IFPE – 2020)

TEXTO: Os instrumentos como o violão produzem sons a partir da vibração de suas cordas.

Quando vibram, as cordas desses instrumentos fazem com que o cavalete também oscile,

provocando a vibração de seu tampo e produzindo som audível.

27. Uma onda estacionária, produzida pela vibração de uma corda presa pelas suas duas extremidades, forma uma configuração de oscilação com uma frequência de 330 Hz, o que gera uma nota musical, ao proporcionar uma vibração com uma distância de 30 cm entre dois nós consecutivos.

A partir dessas informações, determine a velocidade de propagação da onda nessa corda vibrante.

Característica de uma onda estacionária

R- C

36- (UNIFESP – SP – 2020)

Uma corda elástica homogênea tem uma de suas extremidades fixa em uma parede e a outra é segurada por uma pessoa.

A partir do repouso, com a corda esticada na horizontal, a pessoa inicia, com sua mão, um movimento oscilatório vertical com frequência constante, gerando pulsos que se propagam pela corda.

Após 2 s do início das oscilações, a configuração da corda encontra-se como mostra a figura.

Sabendo que os pulsos gerados na corda estão se propagando para a direita com velocidade escalar constante:

a) copie a figura da corda no campo de Resolução e Resposta e represente com setas para cima (↑), para baixo (↓), para direita (→) ou para esquerda (←) a velocidade vetorial instantânea dos pontos da corda P, Q, R e S indicados, no instante representado na figura. Caso a velocidade de algum deles seja nula, escreva v = 0.

b) calcule a velocidade de propagação, em m/s, da onda nessa corda.

Leia atentamente as informações abaixo:

Se quisermos, neste instante t, representar as velocidades de cada ponto, devemos representar (desenhar) a mesma onda num instante t’, imediatamente posterior a t, um pouco mais à frente (linha tracejada)

Como os pontos movem-se apenas na vertical, observe que no instante t (linha cheia) o ponto A está descendo passando, no instante posterior t’, para A’.

O ponto B está em repouso, pois está no ponto mais alto, na iminência de inverter o sentido para começar a descer V_B = 0.

Os pontos C e D estão subindo, passando, no instante posterior t’, para C’ e D’, respectivamente.

No caso do exercício observe a figura abaixo:

b) Se, após 2 s do início das oscilações, a configuração da corda encontra-se como mostra a figura, então, nesse tempo a onda percorreu 3,5 comprimentos de onda , pois partir do repouso, com a corda esticada na horizontal, a pessoa inicia, com sua mão, um movimento oscilatório vertical com frequência constante, gerando pulsos que se propagam pela corda. (veja figura abaixo).

Regra de três: